机械原理课程设计说明书-锁梁自动成型机床切削机构设计.doc

机械原理课程设计说明书学 院：机械学院专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机自071 学 号：072003110258 学生姓名： 指导教师： 2011年 1 月 5 日目 录一. 设计任务书 31. 设计题目2. 原始数据3. 设计内容和要求二. 系统的工作原理及相关内容的选择 41. 工作原理图2. 原动机的选择3. 传动机构的选择三. 功能逻辑图及系统的运动转化功能图 81. 功能分解2. 功能逻辑图3. 转化功能图四. 运动方案的选择与比较 9五. 机构循环图 10六. 执行机构的设计 101. 夹紧机构的设计2. 进刀机构的设计3. 送料机构的设计4. 传动机构的设计七. 机构的运动简图 12八. 凸轮的轮廓设计 13九. 设计总结 19机械原理课程设计任务书 锁梁自动成型机床切削机构设计1、机构说明和加工示意图锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。2.机构设计的有关数据生产率 30 件/分机电输入转速： n1= 800转/分工件尺寸：L= 150 D1= D2= 3.课程设计项目内容：1 目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，作出工艺动作的分解，明确各个工艺动作的工作原理。2 创新构思：对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全面构思。对各可行方案进行运动规律设计、机构型式设计和协调设计。3 方案拟定：拟定总体方案，进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本参数设计。4 方案评价：对各行方案进行运动分析、力分析及有关计算、以进行功能、性能评价和技术、经济评价。5 方案决策：在方案评价的基础上进行方案决策，在可行方案。确认其总体设计方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书。4.课程设计要求：1 按工艺动作设计多个组合机构的总体方案，根据评标的运动特性、传力特性、工作可靠性、结构紧凑性和制造经济性等进行分析比较，最后确定一、二个较好的方案，拟定出运动方案示意图。2 分解工艺动作，根据生产率绘制送料机构、定位机构和进刀机构的运动循环图。（4号图）3 根据生产率和电机转速，设计传动系统。4 用图解法对送料机构、定位机构和进刀机构进行运动设计，绘制组合机构的运动简图。（4号图）5 用计算机辅助设计对凸轮机构进行设计，绘出凸轮轮廓和从动件位移曲线6 编写课程设计说明书。内容包括：设计题目、工艺要求、设计内容、方案选择与比较、各机构类型和运动参数的选择、执行机构设计、凸轮机构设计、参考资料目录和设计小结等。（15页以上）5、机械原理课程设计题目数据。附表：锁梁自动成型机床切削机构设计题目数据题目代号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10生 产 率10121518202425283032电机转速7007508008509009501000110012001250工件长度250240225200190180160150120100工件D1101099886655工件D2776655443.53.5齿轮模数665544332.52.5二.工作原理示意图及工作原理 1.工作原理示意图 工作原理锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。2.原动机的选择.原动机的分类 蒸汽机 柴油机 第一类原动机 汽油机 水轮机 原动机 燃气汽轮机 电动机 第二类原动机 液动机 气动机 .各原动机的比较第一类原动机性能比较类别蒸汽机工业汽轮机汽油机柴油机燃气轮机功率范围3-1800100-10001-2605-380050-25000功率重量较小较大大较大最大特点起动转矩大能反转；转速和承载能力的变化范围大，设备简单，可用低级固体燃料，操作、维护简单。 结构尺寸大，运转不评稳。起动转矩大，转速高，变速范围较大，运动平稳，寿命长。设备复杂，制造技术要求高，初始成本高。 结构紧凑，重量轻，便于移动，转速高能很快运动达到满再运动。人效率越为25%。燃料昂贵，易燃，废气回造成大气污染。 工作可靠，寿命长，维护简便，运转费用低，燃料较安全。热效率约为36%。初始成本较高，废气会造成大气污染。结构紧凑，重量轻，起动快而转矩平稳，用水少，可用廉价燃油，维护简便。热效率为30%。设备较复杂，制造技术较高，初始成本高，燃料消耗较大。第二类原动机性能比较类别电动机气压马达液压马达尺寸较大较小最小功率/ 重量大比电动机大最大输出刚度硬软较硬调速方法和性能交流电动机可通过变频，变极或变转差率进行调速用气阀控制，简单，迅速，但不精确。通过发或泵改变流量，调速范围大。反转特性通常是单向回转的，需要时可采用反向开关，或电路反向。通过方向控制阀反向供气，简单、迅速。通过反向控制阀反向供油或使变量调节装置超过中心位置。运行温度的控制在正常温度下使用，电动机采用风冷，温升应低于允许值。排气时空气膨胀而自冷。对油箱进行风冷或水冷。高温使用性能受绝缘体的限制，采用耐热材料和特殊设计，可提高使用温度。取决于结构材料的允许使用温度。受油液的最高使用温度的限制，采用耐高温油可提高使用温度。恶劣环境适应性需采用防护式或封闭电动机。实用于多尘、潮湿和不良的环境。需要密封结构故障反应运转故障或严重过载可能烧坏电动机，需考虑加载保护装置。过载不引起部件损坏。过载不引起部件损坏。噪声小噪声大，排气口应设消声器噪声大初始成本低较高高运转费用最低最高高维护要求较少少较多功率范围0.3-10000kw15kw以下一般35kw左右 机械驱动选择第二类原动机中的电动机，因为电动机的调速方法方便，性能优越，可以在正常环境温度下使用，而且噪音小，初始成本低，运转费用最低，维护要求较少。3.传动机构的选择传动件的选择原则.当原动机的输出转速、转矩、运动形式完全符合工作机构的工况要求是，可将原动机的输出轴与工作机构的输入轴用联轴器直接连接。这种直接连接方式不及结构简单，而且传动效率高，但是，当原动机的输出轴和工作机构的输入轴不在同一轴线上时，如两轴平行 、相交或交错，也需要采用一定的接卸传动装置。.小功率传动时，应在满足工作性能的前提下，选用结构简单、初始费用低的传动装置。.大功率传动时，应优先考虑传动效率，选用效率高的传动装置，以节约能源、降低运转和维修费用。.当工作机没有变速要求，或虽然工作机要求变速，而其调速比与原动机调速比相适应时，应尽量采用定传动比传动装置。若必须选用变传动比传动，除工作机需要连续变速的情况外，应尽量选用有级变速。原因是无级变速传动结构复杂，造价较高。.当载荷变化频繁，且可能出现过载时，应考虑使用过载保护装置。.工作机要求与原动机同步时，应采用无滑动装置。.对长期运转的固定式设备应选用寿命长的传动装置，对移动式设备应选结构紧凑、重量轻的传动装置。.传动装置的选用必须与制造技术水平相适宜。.尽量选择专业厂家生产的标准、通用的传动装置传动机构的比较传动机构特点寿命齿轮传动承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用卫星传动可获得很大的传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用。取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力。蜗杆传动结构紧凑，单级传动得到很大的传动比；传动平稳。无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需要用昂贵的的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵制造精确，润滑良好，寿命较长，低速传动；磨损显著。带传动机构轴间传动范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收震动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高，外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大。带的寿命较短。带轮直径大，带的寿命长。普通v带 3500-5000h链传动轴间距范围大，传动比恒定；链条组成件间形成油膜能吸震，对恶劣环境有一定的适宜能力，工作可靠;作用在轴上的荷载小；运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动稳定；链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减震装置。与制造质量有关5000h-15000h根据各传动机构的特点及性能，因此原动机与执行件之间采用带传动，各输出执行件间采用齿轮减速最终输出运动。三.功能个逻辑图1. 功能分解图 总功能子功能基本功能执行件的基本功能锁梁自动成型机床切削送料夹紧送料返回作间歇直线往复运动夹紧夹紧松开锥套：作间歇往复直线运动夹紧爪：扩张收缩运动切削切槽下料切削刀：摆动圆锥凸轮：作直线往复运动2.功能逻辑图3.转化功能图四.运动方案的选择与比较以下为两个设计方案：方案一:该方案是以凸轮作为夹紧装置，进给装置和送料机构，传动装置用直齿圆柱齿轮，该方案的总的传动效率不是很高，尤其是凸轮作为送料机构不是很好。方案二该机构以凸轮机构作为夹紧机构，以六杆机构作为送料机构，圆柱齿轮为传动机构。综上所述：方案二设计比较好，所以选方案二。五.机构循环图六执行机构的设计1.夹紧机构的设计2.进刀机构的设计3.送料机构的设计 4.传动机构的设计m=5 i=85018=47=i1i2i3带传动i1=n1n2=2 取d1=60 d2=120齿轮传动i2= n3n4= d4d3=z4z3=6 取z3=20 则d3=100 d4=500i3=d6d5=85018 i1 i2=3.9=z6z5 取z5=20 z6=78d5=100 d6=390七.机构的运动简图八.凸轮的轮廓设计夹紧1、基本数据2、最小曲率半径3、最大压力角4、运动规律5、仿真图6、理论轮廓、实际轮廓7、基本数据基圆半径：r0 =42mm滚子半径：rb =6mm偏距：e =0mm最小曲率半径：min=15.23mm最大压力角max =24.15 进刀1. 基本数据2、最小曲率半径3、最大压力角4、运动规律5、仿真图6、理论轮廓、实际轮廓7、基本数据基圆半径：r0 =48mm滚子半径：rb =10mm偏距：e =0mm最小曲率半径：min=17.8mm最大压力角max =29.62十. 设计总结这次设计，坦白讲有点难度，当然，让我收获也很多，让我深刻的感受到，机械原理这门课是不好学的，必须认认真真想，仔仔细细的做，才有可能把作业做好。设计需要我们借鉴资料，需要我们的灵感和反复的试验。这次设计，说实话，不是我一个人做的，我们几个人在一起商量着做作业，才把它做出来。还有以前的CAD制图，好久没有练习了，现在用起来感到有点生疏，看来知识是不复习不行的。经常不用的话就把它还给老师了。在这次设计当中。我要感谢的人很多，首先要感谢的是我的授课老师陈素老师，这不是恭维之语，我只是实话直说。她是我见过的讲课最认真负责的老师。我从心里尊敬她。还要感谢的是我跟我合作一起做设计的伙伴，俗话说得好，三个臭皮匠赛过诸葛亮。团结就是力量，在大家的合作之下，又不懂得相互问一下，将作业做完。20